高性能18650型离子廊坊干式变压器

廊坊干式变压器技术研究与设计高性能18650型离子廊坊干式变压器张泽波，刘秀生，薛梅，杨清欣，汪继强（信息产业部电子第十八研究所，天津300381）（LiNi0.8Co0.2O2）为正极，中间相炭微珠（MCMB）为负极的18650型离子廊坊干式变压器。廊坊干式变压器的放电容量分别大于1 700mAh廊坊干式变压器比能量达到了130Wh/kg和350Wh/L.在室温条件下，0.5C廊坊干式变压器的循环寿命1000次时，其容量仍为初始容量的60%.70%.以氧化钴为正极的廊坊干式变压器在一40°C.0.2C速率。终止电压2.5V的条件下，放电容量为室温容量的60%.实验结果表明，廊坊干式变压器安全可靠。

　　离子廊坊干式变压器自1991年商品化以来发展迅速。目前它不但广泛用于摄象机、笔记本电脑、蜂窝电话等便携式电子设施，而且正在成为电动车、军事通讯、航天、航空领域电子设施的候选廊坊干式变压器111.这就要求廊坊干式变压器具有更高的比能量、更长的工作寿命及良好的高、低温放电特性。为此我们试验了高性能的正极材料氧化钴、氧化镍钴和负极碳材料一中间相炭微珠，对廊坊干式变压器设计进行优化改进电极成型工艺，筛选不同组分和配比的电液体系，研制出具有高性能的18650型离子廊坊干式变压器。

　　以金属为负极，采用扣式廊坊干式变压器试验了正极材料LiCo2和LiNi0.8Co0.O2的充放电特性。充放电压范围3.充放电流密度0.2mA/cm2.研究了负极炭粉MCMB颗粒度及其分布与廊坊干式变压器容量及充放电效率的关系，并试验了负电极成型工艺条件。

　　电液体系的筛选对电解质为1mol/LLiPFf以碳酸乙烯酯（EC）为主体的不同组分〔包括碳酸二乙酯（DEC）碳酸二甲酯（DMC）碳酸乙甲酯（EMC）碳酸丙烯酯（PC）等〕和比例的多元电液体系进行试验。研究了其与电极材料的相容性和对廊坊干式变压器容量。充放效率、盾环寿命。倍率特性。温度特性的影响。

　　廊坊干式变压器工艺参数的设计和电极的制作根据材料的试验结果，设计了廊坊干式变压器正负极活性物质的配比及电极的工艺参数。将正极活性物质与一定比例的添加剂均匀混和，加到聚偏二氟乙烯/N甲基吡咯烷酮（PVDF/NMP）粘结液中，搅拌均匀，制成正极浆料，均匀涂于铝箔基体上。经过烘干。压片。裁片等工艺制成正电极。按同样方法制成负电极。

　　负电极基体为铜箔。

　　廊坊干式变压器的制作及实验合隔膜卷绕成极芯，电液为1mol/LLiPFf/EC+DEC+DMC，制成18650型廊坊干式变压器。廊坊干式变压器采用恒流限压、直压限流的充电机廊坊干式变压器技术制，充放电压范围为2.75~4. 1V.廊坊干式变压器化成电流为0.2C，循环寿命试验的电流为1A.按ICR18650廊坊干式变压器的技术条件，进行了廊坊干式变压器的倍率（1 C）、低温（一20C、一30C、一40C）、循环寿命试验及安全特性试验。其中安全特性试验包括过充（3C充电、限压10V）、短路（电阻小于50线路内短接）、冲击（10kg重物、2/3m 5mm尖针刺透）、热箱（150°C环境下放置）等。所有试验数据由计算机自动采集，试验现象远程可视化监控记录。廊坊干式变压器的电性能试验在ArbinBT-2401自动充放电仪上进行。

　　以LiNi2为主体的三方晶系结构。LiNi0.8C0.22材料的第一次充放电比容量分别为180mAh/g和150mAh/g这明显高于LiC2的比容量。而且它的第一次高的充电容量为廊坊干式变压器的设计提供了良好的基础。因为离子廊坊干式变压器的碳电极在第一次充电时，要在其表面生成一层固体电解质保护膜，消耗一定量的正极活性物质成为不可逆容量。米用LiNi0.Co0.O2作正极时，廊坊干式变压器设计不必考虑过多增加正极活性物质量。

　　平均每次循环容降0.04%.廊坊干式变压器以1C、2C速率放电容量分别为初始容量的99.4%和98. 9%.廊坊干式变压器具有良好的低温放电特性，在一MCMLiCoO2廊坊干式变压器倍率放电曲线°以0. 30时，以率放电容量达到了初始容量的80%；在一40时以0.2C速率放电达到了初始容量的60%.廊坊干式变压器良好的低温放电特性主要是电极材料和电MCMLiCoO2廊坊干式变压器低温放电峨液共同作用的结果。尤负极的18650型离子廊坊干式变压器放电特性曲线。廊坊干式变压器的放电容量大于1700mAh，廊坊干式变压器在室温、充放电压2.75放电效率由87%提高到90.6%.并且在优化的电液体系中，廊坊干式变压器的充放电效率可提高到近92%.通过改进电极成型加工工艺，提高了廊坊干式变压器循环的稳定性。

　　~是以Li-CoO2为正极、MCMB为负极的18650型离子廊坊干式变压器的放电特性曲线。

　　41V、1A放电电流、100%DOD条件下，循环寿命超过1000次，平均每次循环容降0.04%.廊坊干式变压器良好的循环寿命主要得益于电极在电解液中的稳定性31.廊坊干式变压器以1C、2C速率放电容量分别为初始容量的945%和89.8%.廊坊干式变压器在一由图可知，放电容量大于1550mAh，廊坊干式变压器在室温、充放电压2.75~41V、1A放电电流、100%DOD条件下，循环寿命超过1000次，C时以0.2C速率放电容量为初始容量的80. 5%，一30C时放电容量为初始容量的57.1%. ~2为廊坊干式变压器的安全特性试验曲线。

　　廊坊干式变压器低温放电曲线过充、短路、冲击等项试lowtemperature验中，廊坊干式变压器的取温度低于120C无起火、爆炸研究与设计现象发生，安全可靠。这是因为在廊坊干式变压器的设计及制作中，从材料、结构、安全装置等多方面采取了安全保护措施。

　　3结论通过试验和选择电极材料，改进电极成型工艺，筛选电液体系，优化廊坊干式变压器设计和安全设计，研制成了为正极、MCMB为负极的18650型离子廊坊干式变压器。廊坊干式变压器具有较高的放电容量和1700mAh）高的比能量（130Wh廊坊变压器厂家/kg和350Wh/L）长的工作寿命（1 000次）和良好的低温放电性能（一40°C）。廊坊干式变压器工作安全可靠，能满足不同领域对廊坊干式变压器的特殊要求。

本文摘自于中国电网